[发明专利]用于自动检查表面的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于自动检查大型物体的系统和方法。特别地，本发明涉及在所述大型物体的难以到达的表面上的缺陷的检测和定位。

背景技术

本发明的技术领域涉及在诸如例如飞机、轮船、火车、机动车辆、建筑物或工程结构的大型物体的外表面的大表面上检测和定位人眼可见的缺陷。一般而言，术语“物体”在本文中应该被理解为通过视觉和触觉可以察觉的、由人制造的并且旨在用于特定的用途的有形的东西。大的物体，即其尺寸、体积和/或重量不允许它们由人携带的物体，通常具有难以到达的表面，例如建筑物或工程结构的位于高处的部分、大型船舶的外壳、石油平台的结构或列车段或飞机机身和机翼的上部。因此，在这种类型的大型物体上检测和定位人眼可见的缺陷存在几个问题，特别是涉及到获得表面的视觉访问、在与物体相关的坐标系中检测缺陷和定位缺陷的问题。待检测的缺陷例如是由雷击、冰雹、鸟类或碎片引起的撞击、或者腐蚀、侵蚀、油漆流动或裂缝缺陷等。

通过检查物体的表面来检测和定位缺陷。已经提出了多种检查系统和方法来克服这些问题。

一般来说，检查目前是由操作人员进行的。使用特定的设备来为所述操作人员提供对表面的视觉访问，例如使用动臂装卸机或脚手架等。对于更难以到达的表面，例如，操作人员也可能需要使用双筒望远镜或等效的光学器件。

操作人员经过专门培训，通过检查表面来检测缺陷。因此这些缺陷的检测依赖于操作人员的经验和感知。一旦检测到缺陷，操作人员负责定位所述缺陷，即负责记录检测到的缺陷的绝对位置，或者更常见的是记录其相对于物体上存在的一个或多个参考点的位置。这些参考点可以例如取决于被检查物体的类型、窗口或舷窗、诸如电缆、支柱、柱、框架、翼梁、纵梁、文本标记或特定区别元件等的结构元件。如此，通过首先确定至少一个参考点，然后通过测量缺陷相对于每个参考点的位置来定位缺陷。

然而，由一个或多个操作人员进行的这些检查有几个缺点。

安装诸如脚手架的特定设备以便获得对表面的视觉访问是耗时且昂贵的，并且不能系统地提供对待检查表面的容易接近。为了克服这个缺点，使用双筒望远镜或等效的光学器件是不令人满意的，因为这会降低检查的效率。此外，特定设备的使用通常会增加操作人员的安全风险，特别是摔落或挤压的风险，或使用特定设备(如动臂装卸机或脚手架)带来的任何其他风险。特定设备也会对物体产生风险，特别是能够导致劣化的碰撞风险。根据物体的脆性，这种劣化可能具有重大的负面影响，例如制动或搁浅(用于车辆和飞机)，昂贵的维修或永久性的停止操作。这些缺点和风险随着操作人员数量的增加而变得更加重要。

此外，由操作人员执行的检测是不完善的，因为操作人员可能忘记视觉扫描表面的一部分，特别是如果表面难以到达。操作人员也可以根据是否容易到达表面来不均等地处理表面。最后，每个操作人员的主观性可能导致对所感知的元素(例如主要缺陷、轻微缺陷、正常磨损或标记)的不同分类，这可能导致操作人员忽略或仅仅迟误地检测到某些缺陷。此外，操作人员必须接受专门的检查培训，这减少了能够进行检查的操作人员的数量，并且需要对经过培训的操作团队的可用性和成本进行额外的管理。

最后，定位技术可能产生错误，特别是关于参考点的选择和识别，例如，如果该选择需要大量重复元素被计数(舷窗，窗口，柱等)，这可以添加到从一个或多个参考点进行测量时所产生的常规误差。

用现有的系统和方法进行的检查也受到额外的速度问题的影响。目前的检查通常要求物体的操作在很长一段时间内暂停。为了提高检查速度，必须增加负责进行这种检查的操作人员的数量，这尤其会产生额外的成本并增加上述的风险。

已经提出了解决方案来克服这些缺点。例如，使用配备有光学器件的滚动机器人来更好地检测和定位缺陷，从而降低检测和定位确定误差的主观性。然而，只要需要操作人员介入以进行每次检测，则获取视觉访问的问题依然存在，并且该方法是缓慢的。另一种解决方案涉及将待检查的物体放置在配备有能够检查物体表面的多个照相机的机库中。但是该系统不能用于建筑和工程结构，不能移动，也不能模块化。特别地，这样的系统要求待检查的物体(例如飞机)被运输到机库，这是昂贵且复杂的。

发明人因此试图提出克服已知系统和方法的至少一些缺陷的检查系统和方法。

发明目的

本发明的目的是克服用于检查表面的已知系统和方法的至少一些缺点。

具体而言，本发明的目的是在其至少一个实施例中提供限制所需操作人员的数量的检查系统和方法。